JP2004211372A

JP2004211372A - ソーラーパネルの設置構造

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Publication number: JP2004211372A
Application number: JP2002381645A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Arazeki; 寛荒関
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】降雪地におけるソーラーパネルの雪害、とくにソーラーパネルの上に雪が積もることを防止し、また風圧作用を低減する。
【解決手段】適宜箇所に隙間を設けてソーラーセルを配列し、少なくとも、枠体の一端をアーム材を介して上下動可能に支持する。
ソーラーセルは、上段側横列と下段側横列との間に隙間を備える場合がある。また、上段側横列と下段側横列との間に設ける隙間は、垂直方向の離隔部をもつよう構成する場合がある。ソーラーセルの間の隙間により、雪が積もりにくくなり、また風圧の影響も格段に低減する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、枠体（モジュール枠体）にソーラーセルを配してなるソーラーパネルの設置構造に係り、特に降雪地におけるソーラーパネルの設置構造の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光を電気エネルギーに変換するためのソーラーシステムは、個人住宅や各種ビルディングにおいても広く使用されるようになっている。一般には、住宅の屋根やビルディングの屋上にソーラーパネルを固定配置する構造をとる。
【０００３】
太陽光を受けるためのソーラーセル（太陽電池）は、例えば長方形のフレーム（モジュール枠体）に固定し、ソーラーセルと枠体とによって構成されるソーラーパネルを屋根や屋上に所定の角度をもって固定するのが通例であが、受光効率を高めるために、例えば特開２００１−３３９０９０公報に記載されているように、ソーラーパネルの角度を調整可能としたものが提案されるようになった。
【０００４】
角度調整可能とした特開２００１−３３９０９０公報記載の発明は、ソーラーパネルの側部に円弧状の湾曲面を設け、ソーラーパネルの一端を上下動するアームによって昇降動可能に支持するものである。レールに沿って湾曲面がころがり可能となっており、アームの上下動によってソーラーパネルの一端が昇降動する際に、アームにかかる重量負担を湾曲部材を介して軽減し、角度調整をより容易に出来る構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開２００１−３３９０９０公報記載の発明は、ソーラーパネルの角度調整を可能とした点では優れるが、次のような問題がある。
【０００６】
例えば、ビルディングの屋上にソーラーパネルを設置する場合は、図１２に示すように、南向きに複数のモジュール本体（ソーラーパネル）１を行列状に配設する。２は、ソーラーパネル同士の隙間である。ソーラーパネル１は、従来、角度調整が利かない固定式のものが多いが、特開２００１−３３９０９０公報記載の発明により、角度調整式のものも使用可能となった。
【０００７】
しかしながら、降雪地では、角度固定式のソーパーパネルも、角度調整できるソーラーパネルも、モジュール本体同士の離隔距離を十分大きくとらないと、隙間２に雪が溜まってソーラパネルの上面を覆ってしまう。このため、冬期の雪害を十分に想定した配置構造をとらない限り、冬期間は積もり溜まった雪によってソーラーシステムが使用不能となる可能性が高い。
【０００８】
一方、隙間２の間隔を十分に大きくとり、角度調整可能とした場合は、ソーラーパネルの上面が雪によって覆われる可能性は少ない。しかし、この場合はビルディングの屋上に十分なスペースが見込めない場合に設置台数が限定されるため、発電量が制限される問題が生ずる。
【０００９】
これは一般の住宅家屋、例えば降雪地にみられる無落雪屋根にソーラーパネルを設けることを想定しても同じである。屋根端部の外周壁部（凸部；図４参照）とソーラーパネルの傾斜下端部との間に雪が溜まり、降雪によって吹き溜まりが成長してソーラーパネルの全体を覆ってしまうからである。そして、この問題は、ソーラーパネルを角度調整可能としても解決できない。
【００１０】
特開２００１−３３９０９０公報記載の発明は、太陽光の受光率を高めるだけではなく、モジュール本体が受ける風圧を回避する点でも優れる。例えば高層ビルにソーラーパネルを配設するケースでは、当該ソーラーパネルに強い風圧が作用することから、設置基台の構造には非常に高い強度が要求される。しかし、ソーラーパネルを角度調整可能とすれば、パネル面を水平にする等の駆動操作によって風圧の作用もずいぶんと軽減することが出来る。
【００１１】
しかし、従来のソーラーパネルでは、パネル面を水平にしてもなお強い風圧が働く。高層ビルでの屋上では乱流時の外力（とくに引張り）は予想外に強いため、基台の破損等を惹起する可能性を否定できない。
【００１２】
そこで本発明の目的は、降雪地におけるソーラーパネルの雪害を防止するとともに、風圧作用をより低減可能とする点にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るソーラーパネルの設置構造は、適宜箇所に隙間を設けてソーラーセルを配列し、少なくとも、枠体の一端（または端部近傍）をアーム材を介して上下動可能に支持する（請求項１）。
【００１４】
ソーラーセルは、上段側横列と下段側横列との間に隙間を備える場合がある（請求項２）。また、上段側横列と下段側横列との間に設ける隙間は、垂直方向の離隔部をもつよう構成する場合がある（請求項３）。
【００１５】
【作用】
本発明は、太陽光を受光するためのソーラーセルの適宜箇所に隙間を設け、ソーラーパネルの全体を、上下動するアーム材を利用して角度調整可能とするものである。
【００１６】
ソーラーパネルは傾斜させて使用し、パネル面には隙間があるから、雪はソーラーセルの隙間を通って略直下に落ちる。このため、ソーラーパネルの下方端部に雪が溜まったり、過度に降雪が溜まってパネル上面を雪が覆ってしまう事態を確実に防止することが出来る。
【００１７】
またパネル面には隙間があるため、風圧作用を格段に軽減できる。この結果として、住宅家屋やビルディングの上にソーラーパネルを設置する場合に要求される強度保証等が容易となり、設置コストを低減でき、また建築物に与える構造的なダメージ、例えば屋上床部分の防水構造等の破損なども防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、本発明に係るソーラーパネルの設置構造を例示するものである。１０はソーラーパネル、１１はソーラーセル、１２は、ソーラーセル１１を配設するための枠体、１４は、ソーラーパネル１０を支持する基台、１５は、ソーラーパネル１０の下側端部を回動可能に支持する軸部材、１６は、ソーラーパネルの上側端部を上下動可能に支持するアーム材である。
【００１９】
この実施形態に係るソーラーパネル１０は、所定角度をもって各ソーラーセル１１を配設するが、その固定に際しては、枠体１２の左右のセル受材１２Ｒ、１２Ｌ（図３参照）にＶ字状の凹部を設けて当該凹部の傾斜を利用して角度をもたせても良いし、セル受材１２Ｒ、１２Ｌの内側面にビスやボルト等の固定金具をもって直接所定角度に設定して固定しても良い。図４に拡大して例示するように、各ソーラーセル１１は、１０〜４５度の角度、好ましくは１０〜２５度の傾斜をもつよう設定する。
【００２０】
また上段側のソーラーセル１１Ｐと下段側のソーラーセル１１Ｎとの間には、垂直方向に開口した隙間Ｓを設けておき、ソーラーパネル１０を傾斜させて用いる場合に、隙間Ｓがやや上向きの開口となって、降雪を略直下方向に通過できるようにしておく。また、垂直方向の隙間Ｓがあれば、ソーラーパネル１０を水平（角度なし）にしたときにも降雪は隙間を通って下方に流れるため、パネル上面に雪が積もることはない。
【００２１】
ソーラーパネル１０を上下動可能に支持するアーム材１６は、油圧装置（図示せず）を介して軸線方向に伸展収縮する所謂テレスコープ型のアーム構造でも良いし、手動または油圧装置（図示せず）を利用た折曲型（中折れ式等のリンク構造）でも良い。
【００２２】
また、この実施形態では、アーム材１６と反対側の端縁に軸部材１５を設けて、アーム材１６の上下動に伴ってソーラーパネル１０の一端縁部が持ち上がるようにしてある。なお必要に応じて、本実施形態における軸部材１５側にも上下動アームを設けて昇降動可能としても良い。いずれにせよソーラーパネル１０が南向きに所定角度で傾斜し、その角度を調整可能とすることが出来れば軸部材１５側の構造は限定されない。
【００２３】
ソーラーパネル１０の傾斜角は、ソーラーセル１１の傾斜角度によっても異なるが、一般には０度（水平）〜３０度程度としておけばよい。例えば、ソーラーパネル１０の最大傾斜角度を２０度とした場合でも、ソーラーセル１１の傾斜角度を２０度に設定してあれば、通常の発電使用時におけるソーラーセル１１の傾斜角は４０度となり、緯度の高い降雪地においても十分な発電量を見込むことが出来る。尚、後に述べるようにソーラーセル１１の傾斜角度を０度（水平）とする場合もあるため、アーム材１６によるソーラーパネル１０の傾斜駆動は最大で４５度傾斜まで見込んでおくことが望ましい。
【００２４】
従って、かかる構造によれば、ソーラーセル１１は所定箇所に隙間Ｓをもって配列されており、ソーラーパネル１０を傾斜させたときに隙間Ｓは上向きになっているため、降雪を隙間Ｓから真下方向に落下させることが出来る。このため、パネル面には雪が積もらない。パネル面には雪が積もりにくい構造であるから、ソーラーパネル１０の傾斜下端側に大量に雪が溜まることもない。つまりパネル面を滑り落ちて溜まる雪、および大量降雪による吹き溜まりの発生を確実に防止できる。こうして、降雪地においてもソーラーパネル１０の通年使用を可能とすることが出来る。
【００２５】
また、本発明の構造によれば、ソーラーセル１１が隙間Ｓをもって配列されるため、風圧が構造に与える影響を格段に軽減することが出来る。
【００２６】
従来のソーラーパネルは、隙間のない大きな一枚パネルを前提とするため、風圧に抗するような構造強度が必要であった。結果的には、設置箇所の基礎部分が複雑で重厚な構造をとるため、設置コストが嵩むだけでなく、たとえソーラーパネルが風圧に耐えたとしても風の影響による浮き上がりや押圧の外力は軽減できないため、設置個所の床下の各種構造（防水構造等）は外部からは見えないが経時劣化が確実に早まり、構造物の予定外の老朽化問題を惹起する可能性がある。
【００２７】
一方、ソーラーセル１１の配列パターンに適当な隙間Ｓを設ければ、風圧作用は一気に軽減されるため、設置構造も簡素化でき、床面まわりの構造劣化も最小限度に抑えることが出来る。
【００２８】
図５、図６は、降雪地に見られるいわゆる無落雪屋根に本発明を適用する場合を例示する。図１、図２と同位置の構造部分は同一符号を附して重複する説明を省略する。２１は住宅本体、２２は排水用溝、２３は逆Ｖ字状の傾斜屋根、２４は屋根の外周凸部である。
【００２９】
この実施形態では、屋根の外周凸部２４を利用してソーラーパネル１０を設置する。ソーラーパネル１０は殆ど風圧作用を受けないので、軸部材１５あるいはアーム材１６の基端部１６Ｂを、傾斜屋根２３に設けることも可能である。
【００３０】
かかる構造によれば、従来、ただ雪が積もるだけで使い道のなかった無落雪屋根を利用して発電が可能となり、また住宅本体２１の外に雪が落雪することもなく、安全確実な電力発電が可能となる。結果的に、例えば共同住宅における利益生産や利益還元という爾後の利用法が期待できる。
【００３１】
ソーラーパネル１０を傾斜させても大量の雪が傾斜下方側に落下することがないため、発電量を増やす必要がある場合には、例えば図７、図８に示すように、ソーラーパネル１０の傾斜側端縁を住宅本体２１の外壁の外側に突出させて配設しても構わない。降雪は隙間Ｓを通ってそのまま略直下に通り抜けるため、パネル面に雪は積もらないからである。ソーラーパネル１０を傾斜屋根２３より大きな寸法に設計しても特段の問題は生じない。ただし、傾斜駆動する動力／人力の問題があるので、ひとつのソーラーパネル１０の面積を傾斜屋根２３の面積よりも大きくする必要は必ずしもない。傾斜屋根２３の面積が大きな場合は、傾斜方向に従ってソーラーパネル１０を適当数に分割し、上下駆動の容易を図ることが望ましい。
【００３２】
以上のことは、設置面積が広い一方で、多くの電力を必要とするオフィスビル等の屋上にソーラーパネルを配する場合も同様である。例えば、図９に示すように、複数のソーラーパネル１０を配するときにも、雪はパネル面の下に落ちるので、パネル下端部の隙間Ｓ２に雪が溜まることもない。このため、ソーラーパネル１０の前後の離隔距離（隙間Ｓ２）を小さくしても、パネル上面に雪が吹き溜まってソーラーシステムが稼動しない等の問題を解消することが出来る。
【００３３】
尚、本発明に係る設置構造は前記実施形態のものに限らない。例えば、枠体１２にはソーラーセル１１を直截配しても良いし、支持用の板材を配して当該板材の上にソーラーセル１１を配しても良い。板材を介することにより、枠体１２の構造を単純化できるほか、ソーラーセル１１の経年劣化（湾曲変形等）を最小限に抑えることが出来るからである。板材の材質は、金属、樹脂、木材のいずれでもよい。板材は、ソーラーセル１１の変形を防止できればよいので、格子状、メッシュ状の部材を用いても良い。
【００３４】
隣接するソーラーセル１１の間に設ける隙間Ｓは、上下の列方向に限らず、左右間にも設けて良い。降雪を略直下に直接導く点ではどのように隙間を設けても効果に相違はないからである。
【００３５】
各ソーラーセル１１は必ずしも傾斜させて配設する必要はない。例えば図１０に示すように、各ソーラーセルを枠体に略水平に配設したとしても、ソーラーパネルを傾斜させたときには、上下隣接するソーラーセルの隙間から雪（降雪あるいはパネル上面に積もった雪）を真下方向に落下させることが出来る。
【００３６】
ソーラーセル１１を略水平に配設した場合には、外気温が厳しく低下するときや降雪が激しいときに、隙間の部分に雪が溜まりやすくなる可能性がある。このような厳しい環境下では、例えば図１１に示すように、各ソーラーセル１１の下側端縁部にフランジＦを立ち上げておくことが望ましい。
【００３７】
下端縁部にフランジＦが存在すると、ソーラーセル１１の上面に溜まった雪が自重で下方移動するときにも、雪はフランジＦに遮られる結果として隙間Ｓの下方に落下するため、隙間Ｓを跨ぐ氷雪のブリッジが成長しにくく、常時安定して隙間Ｓが露出した状態を維持することが出来る。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るソーラーパネルの設置構造によれば、降雪地におけるソーラーパネルの雪害を防止でき、風圧作用を格段に軽減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るソーラーパネルの設置構造を例示する第一の側面図である。
【図２】図１のソーラーパネルを水平にした状態を例示する図である。
【図３】図１に係るソーラーセルを斜視的に示す図である。
【図４】図１に係るソーラーセルを拡大して例示する図である。
【図５】無落雪屋根に本発明を適用する第一の図である。
【図６】図４に示すソーラーパネルを傾斜させた状態を例示する図である。
【図７】無落雪屋根に本発明を適用する第二の図である。
【図８】図６に示すソーラーパネルを傾斜させた状態を例示する図である。
【図９】ビルディングの屋上に本発明を適用する場合を例示する図である。
【図１０】本発明に係るソーラーパネルの第二のセル配設例を示す図である。
【図１１】本発明に係るソーラーパネルの第三のセル配設例を示す図である。
【図１２】従来のソーラーパネルの設置例を示す図である。
【符号の説明】
１０ソーラーパネル
１１ソーラーセル
１１Ｐ上段側のソーラーセル
１１Ｎ下段側のソーラーセル
１２枠体
１２Ｒ、１２Ｌセル受材
１４基台
１５軸部材
１６アーム材
２１住宅本体
２２排水用溝
２３傾斜屋根
２４外周凸部
Ｓ隙間
Ｆフランジ

Claims

枠体と、この枠体に配設したソーラーセルとからなるソーラーパネルを設置する構造において、
適宜箇所に隙間を設けてソーラーセルを配列し、
前記枠体の少なくとも一方の端縁ないし端縁近傍を、アーム材を介して上下動可能に支持することを特徴とするソーラーパネルの設置構造。
ソーラーセルは、上段側横列と下段側横列との間に隙間を備えることを特徴とする請求項１記載のソーラーパネルの設置構造。
上段側横列と下段側横列との間に設ける隙間は、垂直方向の離隔部をもつよう構成することを特徴とする請求項１または請求項２記載のソーラーパネルの設置構造。